Krystaliczne kwiaty z Harvardu

Wystarczyły odpowiednie manipulacje gradientem chemicznym w zlewce, by na Uniwersytecie Harvarda powstały piękne krystaliczne kwiaty, których wielkość liczona jest w mikrometrach. Wim L. Noorduin z Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) odkrył, że jest w stanie kontrolować wzrost kryształów tak, by powstały skomplikowane, niezwykle miłe dla oka struktury. Od co najmniej 200 lat ludzie badają, w jaki sposób natura tworzy złożone kształty. Ta praca pokazuje, co można uzyskać za pomocą samych tylko środowiskowych zmian chemicznych - mówi Noorduin.

Wytrącanie się krzyształów zależy od reakcji składników znajdujących się w płynnym rozpuszczalniku. Kryształy rosną w kierunku zgodnym lub przeciwnym do różnych gradientów, w zależności od zmian w pH reakcji. To warunki reakcji określają wygląd kryształu.

Natura często wykorzystuje gradienty chemiczne. Widzimy to na przykładzie muszli stworzeń morskich, a gradienty molekuł sygnałowych decydują o rozwoju embrionu i wpływają na jego wygląd. Howard Berg z Harvarda wykazał już wcześniej, że można manipulować kształtem kolonii bakterii poddając je działaniu różnych środków chemicznych.

Noorduin i jego zespół rozpuścili chlorek baru i krzemian sodu w zlewce z wodą. Reakcję rozpoczął dwutlenek węgla z powietrza atmosferycznego. W jej wyniku postały kryształy z węglanu baru. Jednocześnie gwałtownie spadało pH roztworu w otoczeniu kryształu, co prowadziło do reakcji z krzemianem sodu, wskutek czego na powierzchni kryształów powstawała warstwa krzemionki, która wykorzystywała kwas z roztworu, podnosiła jego pH, a to powodowało, że kryształy węglanu baru ponownie mogły rosnąć. "Naprawdę można współpracować z tym samodzielnie przebiegającym procesem. Krystalizacja zachodzi spontanicznie, ale jeśli chcesz w niej coś zmienić, wystarczy manipulować awrunkami reakcji i rzeźbić kształty w miarę, jak powstają" - wyjaśnia Noorduin. Na przykład zwiększenie koncentracji dwutlenku węgla pozwalało kształtować szerokie liście, odwrócenie w odpowiednim momencie gradientu pH prowadziło do pojawienia się zakrzywionych, pomarszczonych powierzchni.
Uczeni tworzyli swoje kwiaty na szkalnych płytkach, metalowych ostrzach, a nawet na monecie 1-centowej.

kryształ gradient chemiczny